專利名稱：一種防撞吸能結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能量吸收元件，可以通過可控的塑性變形吸收撞擊能量，避免需要保護的人員或構件受到傷害。
背景技術：
能量吸收元件廣泛應用于改善車輛的耐撞性、工業事故以及個人的安全防護等領域。在強動載荷作用下，能量吸收元件應當能夠將大部分外載荷所做的功，通過塑性變形或者其他耗散過程轉換成非彈性能，而不是轉換成彈性變形能儲存，以避免對需要保護的人員或構件造成二次傷害。此外，材料與結構的能量吸收過程應該以一種和緩的形式進行，沖擊加載峰值或加速度脈沖必須控制在一個可以接受的范圍。這就要求在保證能量吸收功能的同時，盡可能地提高能量吸收元件的耐撞性。近年來，以微結構彈塑性屈曲和脆性斷裂為特征的平臺變形特性使多胞結構成為一種理想的吸能結構。此類多胞結構中胞元的幾何構型和尺寸大多是不變的。對于相對密度較大的軸力主導型蜂窩(比如三角形蜂窩)結構，其在沖擊載荷作用下，承載能力明顯增力口，但具有較大的輸出應力，平臺階段的長度也相應縮短，這對于被保護構件十分不利。而對于相對密度較小的彎曲主導型蜂窩(比如六角形、菱形蜂窩)結構，雖然其能延長平臺階段長度和減小輸出應力，但其承載能力也相應減小，總能量吸收效率降低，也不能達到沖擊防護的要求。
實用新型內容本實用新型的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種輸出應力值較小，而且具有較高的承載能力的防撞吸能結構，以便對人員或構件實施有效保護。本實用新型所述問題是以下述技術方案實現的:一種防撞吸能結構，它由至少一個彎曲主導型吸能層和至少一個軸力主導型吸能層疊放連接而成，彎曲主導型吸能層和軸力主導型吸能層間隔排列，它們的橫截面均為網狀，彎曲主導型吸能層和軸力主導型吸能層的網狀橫截面的網孔形狀不同。上述防撞吸能結構，所述彎曲主導型吸能層的網狀橫截面的網孔形狀為六角形或菱形。上述防撞吸能結構，所述軸力主導型吸能層的網狀橫截面的網孔形狀為三角形。上述防撞吸能結構，所述彎曲主導型吸能層和軸力主導型吸能層的總層數為3 6層。本實用新型將彎曲主導型吸能層和軸力主導型吸能層結合在一起，不僅具有較低的輸出應力值，而且具有較高的承載能力和較長的平臺階段，因而可對人員或構件實施有效保護。
[0011]
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。圖1和圖2分別是吸能結構的兩個實施例的橫斷面示意圖。圖中各標號清單為:1、彎曲主導型吸能層，2、軸力主導型吸能層，A、沖擊端，B、固定端。
具體實施方式
本實用新型采用多層式結構，它至少具有三個吸能層，這些吸能層分為兩種，一種是彎曲主導型吸能層，一種是軸力主導型吸能層，兩種吸能層間隔排列。兩種吸能層具有不同的能量吸收特性:彎曲主導型吸能層具有較低的相對密度，其平臺應力值較小，平臺階段相應拉長；軸力主導型吸能層在一定程度上強化了結構，提升了本裝置的能量吸收能力，相應的平臺應力值較大，可以根據實際情況合理布置。兩種吸能層組合后優勢互補，使得本實用新型不僅具有較低的輸出應力值，而且具有較高的承載能力和較長的平臺階段，因而可對人員或構件實施有效保護。本實用新型中的多胞結構，又稱多孔結構，意思是指含孔的結構，它包含蜂窩結構和泡沫結構。軸力主導型(又稱拉伸主導型)，是指在受到沖擊荷載作用時，這類結構的胞壁(連接各個結點的孔壁)主要承受軸力作用，其他內力(比如剪力和彎矩)可以忽略；此時，單胞主要通過內部各個胞壁的拉壓來抵抗外載和整體變形,這類結構稱之為軸力主導型蜂窩。彎曲主導型，它與軸力主導型截然不同，這類結構主要是通過內部各個胞壁的彎曲來抵抗外載。對于相同幾何構型的吸能層，其能量吸收能力與材料性質有關，材質的屈服應力越大，吸能層的平臺應力值越高，通過調整吸能層的材質可以調整其平臺應力，從而提高吸能層的能量吸收率。吸能層的承載能力與其相對密度有關，相對密度越大，其承載能力越強，通過調整吸能層的相對密度，可調整其平臺應力值。實施例1:圖1是由橫截面的網孔形狀為六角形的彎曲主導型吸能層I和橫截面的網孔形狀為三角形的軸力主導型吸能層2構成的防撞吸能結構。該吸能裝置將彎曲主導型吸能層I放置于沖擊端和固定端，其初始加載峰值和輸出應力相應減小。將軸力主導型吸能層2放置于中間段，平臺應力值相應增加，能量吸收能力提高。這種結構主要通過中間段的軸力主導型吸能層2來吸收能量，沖擊能量主要耗散在平臺階段。實施例2:圖2所示的防撞吸能結構與第一實施例相似，區別在于彎曲主導型吸能層I和軸力主導型吸能層2的布置方式不同，該結構能夠逐級提高各階段的平臺應力值和能量吸收率。
權利要求1.一種防撞吸能結構，其特征是，它由至少一個彎曲主導型吸能層(I)和至少一個軸力主導型吸能層(2)疊放連接而成，彎曲主導型吸能層(I)和軸力主導型吸能層(2)間隔排列，它們的橫截面均為網狀，彎曲主導型吸能層(I)和軸力主導型吸能層(2)的網狀橫截面的網孔形狀不同。
2.根據權利要求1所述的一種防撞吸能結構，其特征是，所述彎曲主導型吸能層(I)的網狀橫截面的網孔形狀為六角形或菱形。
3.根據權利要求1或2所述的一種防撞吸能結構，其特征是，所述軸力主導型吸能層(2)的網狀橫截面的網孔形狀為三角形。
4.根據權利要求3所述的一種防撞吸能結構，其特征是，所述彎曲主導型吸能層(I)和軸力主導型吸能層(2)的總層數為3 6層。
專利摘要一種防撞吸能結構，所述防撞吸能結構由至少一個彎曲主導型吸能層和至少一個軸力主導型吸能層疊放連接而成，彎曲主導型吸能層和軸力主導型吸能層間隔排列，它們的橫截面均為網狀，彎曲主導型吸能層和軸力主導型吸能層的網狀橫截面的網孔形狀不同。本實用新型將彎曲主導型吸能層和軸力主導型吸能層結合在一起，不僅具有較低的輸出應力值，而且具有較高的承載能力和較長的平臺階段，因而可對人員或構件實施有效保護。
文檔編號F16F1/37GK203067633SQ20132005196
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月30日 優先權日2013年1月30日
發明者張新春 申請人:華北電力大學(保定)